Matlab在機械振動信號中的應用

王西婕　梁歡　費洋　趙陽　馬一丹

摘要：Matlab的強大功能使其在各個行業(yè)中得到廣泛應用。在機械工程振動信號研究中，將Matlab作為動態(tài)數(shù)據(jù)分析與模擬的重要工具之一，通過得到的圖像更易于對振動信號進行分析，為機械科技研究工作提供了自動化操控模式。

關鍵詞：Matlab；機械工程；振動信號；傳遞函數(shù)；動態(tài)數(shù)據(jù)分析；動態(tài)數(shù)據(jù)模擬 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH134 文章編號：1009-2374（2016）01-0041-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.021

Matlab是Mathworks公司推出的一套高性能的數(shù)值計算、數(shù)據(jù)分析、算法開發(fā)和可視化的商業(yè)數(shù)學軟件，是一種高級技術計算語言和交互式環(huán)境。它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構成了一個方便、界面良好的用戶環(huán)境，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了一種全新的解決方案。Matlab的特點之一是易于擴展，用戶可以自行建立指定功能的命令文件。用戶不僅可利用Matlab所提供的函數(shù)及基本Toolbox函數(shù)，還可以方便地構造出自己所需的函數(shù)，增加該軟件的使用率。另一特點是軟件簡單易學易用，用戶只需要掌握基本的編程技巧。Matlab的一條語句可完成非常復雜龐大的任務，比傳統(tǒng)的C語言代碼簡單，大大提高了工程人員開發(fā)軟件的效率。隨著科學研究的不斷專業(yè)化、深入化，工程人員對計算機的計算能力要求越來越高，通過Matlab，我們可以把研究的任務交給計算機，利用Matlab自帶的功能解決問題。在機械振動信號中，既可以任意改變所設計儀器的參量，又可以對輸入圖像進行濾波，而且可以實現(xiàn)傅里葉變換頻譜中相位信息的提取、存儲和利用。這種仿真實驗為信號檢測儀器的制作提供了借鑒。

1 信號估計與檢測

信號檢測為在接收端收到的受干擾的信號概率和噪聲功率等信息按照一定的準則判定信號的存在。在控制系統(tǒng)中，我們常常需要利用受干擾的發(fā)送信號序列來盡可能精確地估計該發(fā)送信號的幅度、相位、頻率等參量。所謂的信號檢測與估計就是一個能夠處理各種觀察數(shù)據(jù)并且能夠求出最優(yōu)算子的濾波器，即可以通過相關估計法、無偏估計法和自適應濾波器等得到最優(yōu)算子。

2 機械振動系統(tǒng)模型

處理振動信號的基本步驟，首先是采樣，通過相應的傳感器將機械信號轉換成電信號，再用放大電路將電信號放大傳輸給相關的處理軟件；其次，對信號進行傅里葉變換；最后，通過觀察圖像得到相應的幅度、相位、頻率等參量信息，同時也可根據(jù)相應的函數(shù)表達式來觀察參量的變化。通過列出相應的動力學方程來研究單自由度系統(tǒng)的各參量信息。

通過Matlab編程，運行程序可以聽到兩次聲音，一次為火車靜止時的聲音，另一次為收聽者聽到的火車的聲音。第二次的聲音頻率先比第一次的頻率高，后比第一次的頻率低。

4 結語

Matlab具有強大的運算能力，并且能夠對數(shù)據(jù)進行處理和分析。在分析機械振動的信號時，引用Matlab可以降低研究人員的工作難度，針對性地分析機械幅度、頻率，為設備故障分析及后期檢修提供可靠引導。

參考文獻

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作者簡介：王西婕（1994-），女，山東日照人，山東理工大學交通與車輛工程學院學生，研究方向：車輛工程。

（責任編輯：陳 潔）